实时系统任务调度 · 课程目录

实时系统概述

硬实时与软实时 · 航空航天/工业控制/自动驾驶

任务与调度基础

任务状态模型 · TCB · 就绪/运行/阻塞/挂起

调度器核心原理

上下文切换 · 调度点 · 开销与优化

固定优先级调度 (FPS)

RMS · Liu & Layland · 可调度性分析

最早截止时间优先 (EDF)

动态优先级 · 处理器利用率 · 优缺点

时间触发调度 (TTS)

TTA · 时间触发 vs 事件触发 · 确定性

混合调度策略

服务器机制 · 资源预留 · Deferrable/Sporadic

优先级反转问题

定义与危害 · 经典三任务场景

优先级继承协议 (PIP)

工作原理 · 伪代码 · 死锁风险

优先级天花板协议 (PCP)

系统天花板 · 伪代码 · 与PIP对比

立即优先级天花板 (ICPP)

工作原理 · 伪代码 · 优缺点

资源访问协议对比

PIP vs PCP vs ICPP · 阻塞时间计算

死锁与饥饿问题

四个必要条件 · 预防/避免 · 饥饿解决

多核调度基础

缓存一致性 · 全局 vs 分区调度

多核调度算法

多核RMS/EDF · 负载均衡 · 优先级反转

RTOS调度实现

FreeRTOS · μC/OS-III · VxWorks

中断与调度

中断优先级 · 嵌套 · 延迟优化

时钟与定时器管理

System Tick · 高精度定时器 · 回调交互

任务间通信与同步

信号量 · 互斥量 · 消息队列阻塞

调度分析工具与方法

RTA · 利用率分析 · SimSo/RTSSim

调度测试与验证

测试用例 · 压力/边界测试 · 覆盖率

实时系统设计模式

保护临界区 · 避免反转 · 多核分配

自动驾驶调度设计

传感器 · 感知融合 · 控制决策优先级

工业机器人控制器调度

伺服控制 · 轨迹规划 · 通信任务

航空航天飞控系统调度

控制律 · 导航 · 健康管理 · 硬实时

调度优化技术

节能DPM/DVFS · 容错 · 混合关键性

实时系统标准与规范

POSIX实时 · ARINC 653 · OSEK/VDX

调度策略数学基础

可调度性判定 · WCET · 任务集模型

AI驱动调度 · 自适应 · 边缘计算挑战

课程总结与实战项目

5任务系统 · FreeRTOS实现PIP · 分析报告